智能变电站红外热成像在线监测预警系统
国家电网公司智能变电站红外热成像在线监测系统
试点工程(新疆项目)的主承担单位
引 言
“十二五”期间,我国电力系统将致力于**建设“统一坚强的智能电网”,内容包括智能配电、智能调度、柔性输电以及智能变电站四大部分,投资总金额达到2861.1亿。
2012年新疆电力公司作为国家电网公司的试点单位,**把红外热成像在线监测预警系统列入其智能变电站重点建设项目,并启动相关标准的制定工作。随着新疆试点工作的成功运营,智能变电站在2013年将进入大规模推广期,拟投资规模达到200亿。红外热成像在线监测预警系统作为智能变电站当中的重要组成部分,将给国内外从业者带来巨大的市场机遇,并将现有电网所强调的**、可靠、稳定,提高到一个全新的高度。
公司自行研制的CK350-VN红外热成像在线监测预警系统在参加新疆电力公司2012年变电在线监测装置招标采购项目中获得中标,是该项目的主承担单位。目前,一百多套红外热成像在线监测预警系统已在新疆吐鲁番、奎屯、阿克苏、伊犁、博尔塔拉等多个电业局三十五座220KV变电站进行试点运行。
CK350-VN红外热成像在线监测预警系统在国网试点工程(新疆项目)的圆满运行,为中国智能电网建设开启了红外在线监测大规模集成的先河,指明了红外热成监控在电网智能化发展的新方向。
智能变电站红外热成像在线监测预警系统
智能变电站红外热成像在线监测预警系统是数字化变电站温度状态记录采集统计系统,集红外成像测温技术、计算机网络通讯技术、图像处理算法、远程遥控处理等先进技术于一身,能对电力设备提供全时、全天候、全方位的贴身监控。
该系统通过先进的网络通讯技术,实现了变电站级的视频数据实时传输,并通过电力专用网,可以让主管市局、省局乃至国网公司监控中心的各级操作人员,维护主管和技术领导,查看、调用、分析、研究并报告任何一台红外监控终端采集的设备热图;通过智能化的模糊算法与《带电设备红外诊断应用规范》的实际应用,自动识别,定位缺陷类型与等级,提供应对处理建议,为设备维护人员提供*有力的帮助;智能化的趋势分析有预警,能在设备发生缺陷之前给出警报,避免重大事故的发生,将“定期检修”的传统维护方式,提升为“状态监控检修”的水平,提高监测效率,较少人力耗费,真正实现“无人值守变电站”。
智能变电站红外热成像在线监测预警系统的特点
智能变电站红外热成像在线监测预警系统是通过安装在变电站内部的前端红外监控系统对变电站内部环境,电力设备运行情况,是否出现超温报警等进行全天候实时的视频监控。后端监控工作站对前端反馈的数字图像及温度数据根据《带电设备红外诊断应用规范》进行处理和分析,实现对设备表面超温情况及某些缺陷进行快速智能辨识及自动触发报警,向用户发送报警短信或报警邮件,监控人员可在电脑和智能手机上通过互联网对监测点进行实时监测,监测热图(包括超温热图)及监测报告实时存档。
运行结果表明“智能变电站红外热成像在线监测预警系统”的投入大大方便了运行人员及时掌握现场情况并采取有效措施,为处置和防范设备超温危险发生争取时间,有效地避免了变电站大规模检修和电力设备损坏,大大地减少了因设备损坏造成的停电检修作业工作。
五大**优点
1、 全时全天候、智能识别、精准定位
系统在满足变电站现场设备全方位24小时监测功能时,实现对设备表面温度的实时**监控,出现超温情况准确定位故障部位,同时根据《带电设备红外诊断应用规范》中明确的判别方法与条件,对故障或缺陷定性定级,*终完成自动预警,自动录像,报告生成,云台全方位控制等智能分析监控工作。通过对监测数据的分析,判读,预警,极大限度地避免恶性停电事故发生,同时直观准确地判断设备事故缺陷。
考虑到变电站设备所处环境的复杂性和红外热成像较难辨别的特征,要实现设备故障部位定位将存在巨大困难。基于此,系统采用了双视(可见光,红外)同步目标识别监测技术。经过对红外监控设备设计的优化和双视图像的识别算法研究攻克,系统实现了可见光和红外双图像实时视场比对,吻合和融合功能,大大地提高了故障部件的可识别率和定位率,降低了目标区域的误测率。
注:此项研究成果已申请两项实用新型发明**。
2、 一线接入、实时传输、轻松调阅分析
基于数字化网络的分布式系统构架,系统采用了第三代全数字双视监控器,以与**代监控器的视频传输相近的带宽使用率,通过一根网线和单一IP实现全部监测数据均以数字格式进行传输,后端工作站接收分析。全数字化及单一IP大大简化了系统布线,降低安装维护成本,提高数据传输的可靠性。后端系统监控软件平台可随时随地接管前端摄像机,实现视频查看,模式调控以及触发报警设置,极大地满足了使用便利。
3、 数据集中采集、集中处理,软件升级轻松搞定
采用监测和控制中央(后端)处理,通过工作站对变电站所有监控器统一数据采集,监测处理,控制,克服了**代监控器在前端(监控器上)处理数据的难以更新软件功能和数据处理能力弱等特点,大大地提高了系统的监控能力和效率,增强了软件功能可扩展性,简化了软件更新升级故工作,降低了系统维护成本。
4、 多种分析工具可选、**拟合匹配多种电力设备
采用自由设定多预置位多监测区域,通过图形标识(点、线、圆、矩形、多边形),设定滤除了监测区域中非重点或存在干扰的部分,实现多目标跟踪和重点区域实时监测。与此同时,系统可根据各电器部件属性单独设置超测温和报警参数,实时计算温度或温升的变化值或趋势并显示,提高了测温分析的准确度。前端监控装置主要安装于变电站电线杆塔上,常年面对新疆地区室外严酷的环境工况,自身软硬件环境和功耗十分苛刻,在客户端采用人工干预实现重点区域多目标监控,有利于节约系统软硬件资源的前提下,满足变电站设备运行中对多个重点设备实行同时监控,提高了无人值守监控系统的智能化水平。
5、 **接入国网SG186系统,完全兼容IEC61850通信规约
以智能电网发展前瞻为设计实施依据之一,系统在软硬件开发,多接口开发集成等功能开发过程中,可有效兼容变电站原有电力设备负载,环境监测,设备状态监控等数据,实现国家电网公司SG186生产管理系统配置和IEC61850规约通信。在统一的平台下进行有效的预前故障监测,报表显示,给出适当的输变电设备事故处理措施及方案。有效对超温险情,事故进行实时分析及处理。
智能变电站红外热成像在线监测预警系统与同类型系统相对比
本系统采用分布式设计构架,充分发掘后端计算机处理能力,克服一般红外监控体系由于传输大量无用数据极易导致拥堵而不能实现大容量前端节点部署的缺点。
独有的“一线通”传输和操纵控制设计,简化了系统安装和布线,提高了系统可靠性。
本系统严格按照电力设备红外诊断技术导则测温方法进行,提供多种测温和温升组合检测法。其研究成果与同类技术产品比较如下:
| 比较内容 | 智能变电站红外热成像在线监测预警系统 | 其他变电站监测装置 |
1 | 采用IEC61850通信协议,无缝接入国家电网统一视频平台系统 | ● | ○ |
2 | 严格按照电力设备红外诊断技术导则的测温方法进行 | ● | ○ |
3 | 测温精度及物体识别率高,具有图像识别自动校正功能 | ● | ○ |
4 | 实现无人值守,解脱人员劳动 | ● | ○ |
5 | 实现全时监控,不漏事件 | ● | ○ |
6 | 网络客户端,移动端,全新管理模式 | ● | ○ |
7 | 采用“第三代”全数字传控红外监测器,系统传控实时性,数据可用性高 | ● | ○ |
8 | 提供区域测温参数设置,多边形图像标识被测设备或部件功能,提高检测精度 | ● | ○ |
9 | 对故障部位采用区域,色彩标识,提高故障可识别性 | ● | ○ |
10 | 监测过程可采用全景图像显示,提供红外与可见光视场同步调整,方便部件浏览识别 | ● | ○ |
备注:●为具备 ○为不具备
智能变电站红外热成像在线监测预警系统推广应用价值
大量的统计资料表明,运行设备发生过热,若不及早进行诊断和排除,缺陷将会逐渐发展演变,*终会导致设备恶性事故的发生,造成重大的经济损失。因此,为满足智能电网建设,无人值守变电站智能化的发展需求,迫切需要在“五遥”技术的基础上,增加红外热成像测温监控辅助系统,以实现对变电站设备过热信息进行处理,对监测信息进行正确的分析,判断,以及及时发现设备表面局部过热或异常情况。在故障发生后,运行人员能根据红外热成像监控系统提取到的故障报警信息迅速做出反应,找到故障点,及时果断地采取措施,恢复电力系统的正常运行,防止事故扩大化。
综上,研究准确高效的红外热成像技术为基础的变电站智能警报,故障诊断及恢复的辅助监控系统,快速实现电力设备超温警报及故障准确定位,以便故障的快速恢复,这对确保系统**稳定运行,增强供电的可靠性和连续性,具有重要的理论价值和现实意义。
作为国内率先研制成功并大规模试用的智能变电站红外热成像在线监测预警系统,通过新疆本地试点应用实践,证明该系统能够有效实现上述所需功能。随着项目研究和行业拓展的不断深入,系统在保障电网和设备的**运行,提高监控人员工作效率,节省人员工资成本,普遍提高监控值班员的技术业务素质等多方面都发挥显著的作用。该项目具有极其重要的实用价值和大规模推广应用价值,除应用于电力系统外,还可直接移植应用于其他与测温相关和全天候监控的领域,如森林防火,人员动物监测,石化监控,消防监控,重点安防监控等各个方面,具有十分广阔的应用前景。
可以预期,智能变电站红外热成像在线监测预警系统及其相关技术将在智能电网及其他行业开花结果,为促进祖国的经济繁荣,社会安定团结做出**的贡献。
智能变电站红外热成像在线监测预警系统成功案例
迄今为止,已经有超过150套的智能变电站红外热成像在线监测预警系统在众多国家电网下属机构正式安装并投入使用。所有项目的实施过程均获得了各个电力公司项目验收专家组的一致肯定。
其中新疆项目更成为数百家承担厂家里面*高的一家,获得了新疆电力公司的公开表扬。
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